金属复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用作建筑材料的金属复合材料的制备方法，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的至少一面上的钛包覆层。通过该方法，所述铝核心薄板与钛包覆层通过轧制结合相互结合一起，其中，在轧制结合之前，仅仅将铝核心薄板预热至５０－２００℃。本发明专利技术还涉及这种金属复合材料的使用以及这种金属复合材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特别是用作建筑材料的，所述金属复合材料包括铝合金核心薄板以及位于所述核心薄板的一面或两面上的钛包覆层。本专利技术还涉及这种金属复合材料的使用以及这类金属复合材料。在本专利技术的范围内，轧制成型又称作轮廓轧制成型或者冷轧成型，它被认为是一种通过使坯料经过一系列带有仿形轧辊的轧机架，来将金属薄板、带材或者卷曲的坯料加工成厚度基本均匀的要求形状的连续方法，参见ASM International 1988年的第九版的金属手册(Metals Handbook)的第14卷，第624-635页。金属复合材料包括核心薄片，该薄片与位于其一个表面或者两个表面上的钛或钛合金包覆层结合一起。这种复合材料目前已为人所知。例如，厚的包覆有钛的碳钢薄板或厚板用于各种建筑物，特别是化学厂中的各种建筑物以及热交换器中，在这些场合，利用的是钛包覆层的极佳的腐蚀性能。典型地，铜或铜合金用作碳钢与钛包覆层之间的中间层。在另一个实例中，采用钛包覆的铝核心薄板可以用作建筑材料，例如屋面和外墙。在这种应用场合，利用了钛的良好的耐腐蚀性。此外，钛具有一种高级(high-tech)且非常有吸引力的外观。日本公开专利申请(laid open patent publication)JP-A-09-57465公开了一种制备金属复合材料的方法，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的一面或两面上的钛包覆层。该公开方法的本质在于铝与钛通过爆炸结合方法冶金结合一起。在所公开的说明本专利技术的实施例中，借助爆炸结合法将50mm厚的铝板的一面与5mm厚的钛板结合一起。获得的产品是55mm厚的复合板材。随后在室温下将板材冷轧至1.1mm的最终尺寸。该最终板材产品的其它尺寸为3m×4m。将获得的金属复合薄板产品暴露在海边环境2年之后，钛表面未出现腐蚀。该已知方法的不足之处在于金属材料借助爆炸结合实现相互结合，而爆炸结合是一种相当复杂的技术。爆炸结合的另一个缺点是该方法仅仅可以分批使用，从而限制了所获得的复合薄板产品的尺寸。该公开方法的又一个缺点在于为了获得薄板产品，需要施加98％的冷轧量。该冷轧变形量只有通过多个轧制步骤才能获得，这就要求对产品进行中间热处理以改善可加工性。该公开方法的再一个缺点在于由于冷轧引起应变硬化，获得的薄板产品例如进行轧制成形的可成形性受到限制。美国专利3,711,937公开了一种采用钛薄板包覆铝薄板的方法，该方法借助热轧使所述两薄板的表面在压力下实现瞬间接触，为此，需要将铝薄板和钛薄板预热至500-1000°F(260-538℃)，优选至600-850°F(315-454℃)，并且，在500-1150°F(260-620℃)下对复合薄板进行后热处理0.1-1.0个小时，以形成结合。采用该公开方法制备的复合金属主要用于电化学处理场合以及飞机和航空工业中的结构部件。日本公开专利申请(laid open patent publication)JP-A-08-336929公开了一种应用于建筑场合的钛-铝包覆产品，该产品中，钛层厚度与整个板材的厚度之比值r1为0.05≤r1≤0.6。据说该比值能够改善该包覆产品的回弹性。该包覆产品借助轧制结合加工而成，其中，至少将铝薄板预热至450℃。本专利技术的一个目的是提供一种用作建筑材料的，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的一面或两面上的钛包覆层。与前述现有方法相比，该方法需要复杂程度较低的处理步骤。本专利技术的另一个目的是提供一种用作建筑材料的，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的一面或两面上的钛包覆层。该方法需要较少的轧制步骤便能够获得最终尺寸的复合材料产品。本专利技术的再一个目的是提供一种用作建筑材料的，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的一面或两面上的钛包覆层。该方法能够获得一种特别是在进行轧制成形时具有优异可成形性的金属复合材料。本专利技术的又一个目的是提供一种用作建筑材料，理想地适合作为屋面材料的。根据本专利技术的一个方面，提供一种理想地适合用作建筑材料的，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的至少一面上的钛包覆层，其特征在于所述铝核心薄板与钛包覆层通过轧制结合或者轧制包覆相互结合一起，而且，其中，在轧制结合之前，仅仅将铝核心薄板预热至50-200℃，优选至110-200℃。本专利技术的方法获得了无需采用爆炸结合制造金属复合材料的效果。借助轧制结合，能够在铝合金薄板与钛包覆层之间获得优异的冶金结合。通过在所述给定范围仅仅对铝进行预热，能够进一步显著改善所述两种金属薄板之间的冶金结合，这使得材料能够随后借助轧制成形进行成形。本领域技术人员将不会指定刚好在轧制结合之前进行的预热铝核心薄板的温度范围为热轧。应该避免铝核心薄板的预热温度高于200℃，以便在获得的轧制结合的复合材料中，能够充分保持尤其是铝合金的成形性能。轧制结合能够制备环形薄板材料，例如成卷的薄板材料，而爆炸结合对最终复合薄板产品的尺寸有很大限制。成卷的金属复合材料的优点在于它能够以极低的成本运送至建筑工地，在建筑工地，它可以马上被轧制成形为例如屋面材料，其尺寸为50-100cm宽，长度依据要求可以例如为7-15m甚至更长。已发现不要求必须也刚好在进行轧制结合之前提高钛包覆薄板的温度。为了避免面对铝核心薄板的钛包覆层表面发生氧化，甚至优选钛包覆层的温度不要明显高于室温。在工业生产线上，可以采用已知的手段将铝合金板加热至所述高温，这时，典型的生产线速度为10-25m/s。加热的位置可以是在与钛包覆层线接触之前的2-5m处。在这种生产线速度下，在与钛包覆层接触之前铝核心薄板的温度几乎保持不变。在根据本专利技术的方法的一个实施方案中，实施轧制结合时的总轧制量，即厚度方向的总压下量不大于50％。通过在给定范围内提高铝核心薄板的温度，能够在不要求高的变形量或轧制量的情况下，在铝核心薄板与钛包覆层之间获得极佳的结合。在根据本专利技术的方法的一个优选实施方案中，实施轧制结合时的总轧制量不大于45％，更优选不大于40％。为了在铝与钛薄板之间建立良好的冶金结合，合适的轧制量下限约为25％，更优选30％。通过在给定范围内提高铝核心薄板的温度，能够在不要求高的轧制变形量的情况下，在铝核心薄板与钛包覆层之间获得极佳的结合。通过实施给定范围的轧制量，所获得的金属复合材料表面的应变硬化程度显著降低，这使得材料尤其在进行轧制成形时能够具有理想的高成形性。在根据本专利技术的方法的一个优选实施方案中，轧制结合采用一个单一轧制步骤进行。通过在一个单一轧制步骤施加给定范围的轧制量，在铝核心薄板与钛包覆层之间能够获得优异的冶金结合，而且，所获得的金属复合材料表面的应变硬化程度显著降低，这使得材料尤其在进行轧制成形时能够具有理想的高成形性。此外，通过在一个单一轧制步骤进行轧制结合，不需要通过在高温下进行中间退火处理来使中间产品恢复具有进一步冷轧至最终尺寸所需的加工性。在一个实施方案中，根据本专利技术的方法的特征在于其包括对面向铝核心薄板的钛包覆层表面进行预处理，所述预处理包括在轧制结合步骤之前对所述表面进行刷擦的步骤。该刷擦操作获得了将所述表面上存在的至少部分氧化物层除掉的效果。已发现面对钛包覆层的铝核心薄板的表面不需要专门的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用作建筑材料的金属复合材料的制备方法，所述金属复合材料包括铝核心薄板以及位于所述核心薄板的至少一面上的钛包覆层。其特征在于所述铝核心薄板与钛包覆层通过轧制结合相互结合一起，其中，在轧制结合之前，仅仅将铝核心薄板预热至５０－２００℃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GO兹维克尔，KF费克，
申请(专利权)人：特里尔人轧钢技术有限公司，科鲁斯建筑系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]